Виртуальный вимірювальний комплекс

ЦИФРОВОГО ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧИЙ ОСЦИЛЛОГРАФ.

ЦЗО₀₁ НА БАЗІ ПЕОМ ТИПУ IBM PC.

1.

ВВЕДЕНИЕ

.

Комп’ютери нашого часу стають як обчислювальними засобами, вони перетворюються на універсальні віртуальні вимірювальні прилади. Устрою з урахуванням самого персонального комп’ютера (ПК) — замінять стандартні вимірювальні прилади: вольтметри, самописи, осциллографы, магнитографы, спектроанализаторы та інші на систему віртуальних приладів. Така система складатиметься з комп’ютера, наявність сьогодні необхідна умова високоякісних і швидких вимірів, і однієї-двох плат збирання цих (ПСД), причому програмна частина віртуального приладу може эмулировать передню управляючу панель стаціонарного вимірювального устрою. Сама панель, сформована на екрані дисплея, стає панеллю управління віртуального приладу. На відміну від реальної панелі управління стаціонарного приладу така віртуальна панель то, можливо багаторазово реконфигурирована в процесі роботи. Користувач віртуального приладу активізує об'єкт графічної панелі з допомогою «миші», клавіатури чи прикладної программы.

2. ПРИЗНАЧЕННЯ РС. ОПИС НАБОРУ РОЗВ’ЯЗУВАНИХ ЗАДАЧ.

Призначення: Цифровим запам’ятовуючий осцилограф з урахуванням ультрабыстрой плати збирання цих (ПСД) ЛА-н10 і ПК типу IBM PC є нове напрям розвитку вимірювального устаткування. Призначений для моніторингу (спостереження), виміру тимчасових і амплітудних параметрів, реєстрації як випадкових (однократних), і періодичних сигналів. Поєднання вимірювального пристрої і ПК відкриває нові можливості, недосяжні автономним пристроям у фортепіанній обробці, збереженні, наданні і передачі данных.

3. СТИСЛІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЗО₀₁.

3.1. Реєстрація сигнала.

Параметри входу: 3. 3.1.1. Два однополосных каналу. 2. Вхідний імпеданс: 1МОм & 17пФ. 3. Діапазони вимірюваних напряжений:

(5В; (2,5В; (1В; (0,5 В -модифікація ЛА-н10М4.

(1В; (0,5В; (0,2В; (0,1В — модифікація ЛА-н10М5 4. Чутливість — (1мВ 5. Захист по входу — (12мВ 6. Відкритий чи закритий вхід (АС чи DC) 7. Частотний діапазон: для одиночних сигналів — 50МГц; для періодичних сигналів (-3дБ) — 100МГц;

8. Частота дискретизації внутрішня від кварцевого генератора: в одноканальном режимі на першому канала:

(100; 50; 25; … 0,006) МГц в двухканальном режиме:

(50; 25; 12,5; … 0,003) МГц.

Діапазон частот дискретизації задаваемый зовнішнім джерелом: 0 — 100 МГц 3.2. Одночасний перегляд всього масиву даних на екрані 3.3. Установка регульованих параметрів прибора:

— усунення посаду. составляющей;

— фронт і культурний рівень синхронізації. 3.4. Синхронизация.

Джерело: однієї зі аналогових каналів; від зовнішнього ТТЛ сумісної сигналу; позитивний чи негативний фронт; частотний діапазон 100 МГц., Rвх= 1 МОм. 3.5. Збереження сигналу у пам’яті: в одноканальном режимі на першому канала:

64К отсчетов — модифікація Б;

256К — модифікація А; в двухканальном режиме:

32К на канал чи 128К, відповідно. 3.6. Запис предыстории.

Обсяг програмується. 3.7. Можливість завдання різних частот дискретизації для минуле й передісторії. 3.8. Бистре відновлення інформації - 20мс, що позваляет використовувати даний прилад як звичайного осцилографа. 3.9. Система вимірювальних маркерів. 3.10. Розширення до 16 каналів. 3.11. Програмне забезпечення під Windows 3.1; 3.11; 95. 3.12.В комплект поставки входит:

ПСД ЛА — н10, ПО під WIN, ТЕ і ИЭ два щупа ЛА — HP9100 (1:1; 1:10; земля).

Нижче наводжу основні характеристики деяких ЦЗО.

Таблиця 3.1.

Порівняльна таблиця найпоширеніших ЦЗО.

|Наименование |С1 — 137 |С9 — 28 |DS — 303P |ЦЗО₀₁ |ЦЗО₀₂ | |приладу | | | | | | |Смуга |0 — 25МГц |0 — 100 МГц|0 — 30 МГц |0 — 100 МГц |0 — 200 МГц| |пропускання | | | | | | |сигналу | | | | | | |Кількість |2 |2 |2 |2 |2 | |каналів | | | | | | |Частота |1 МГц |20 МГц |20 МГц |100 МГц |400 МГц | |дискретизації | | | | | | |Розрядність АЦП|8 |8 |8 |8 |8 | |Обсяг пам’яті |4 Кбайт |2 Кбайт |4 Кбайт |64 Кбайт |512 Кбайт | | | | | |(розширювана| | | | | | |до 256 | | | | | | |Кбайт) | |.

4. ОПИС ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСА.

4.1. Вимоги до програмного обеспечению.

Значний перегонів в технології обчислювальних коштів дозволяє в час здійснювати побудова програмних комплексів вимірювання, і аналізу тимчасових параметрів сигналів з урахуванням ПЕОМ. Аби вирішити завдань вимірювання, і аналізу параметрів і структури сигналу можна використовувати стандартний персонального комп’ютера, оснащений додатковими периферійними приемо — передаючими устройствами.

Робота такого комплексу необхідно програмне забезпечення, що дозволяє як обробляти сигнали, і управляти устаткуванням в режимі реального часу. Відомі на сьогодні програми такого типу (System View тощо.) розраховані працювати з певним типом апаратного забезпечення, та їх коректного виконання необхідна робота застарілих однозначних операційними системами. Такі програми, зазвичай, узкоспециализированы, обмежені лише прийомом сигналів не мають функцій, які дозволяють виробляти аналіз стану і обробку його параметров.

Відомі програми іншого типу (Pspice та інших.), призначені для всебічного аналізу радіотехнічних систем і сигналів, неможливо працювати з апаратним забезпеченням і забезпечують аналіз як реального часу. Домогтися стерпної швидкості роботи вдається, навіть застосувавши найпотужніші процесори Pentium II з тактовою частотою 450МГц. Важливим недоліком є і те, що мені або немає, або дуже примітивно представлена обробка в частотною области.

Отже, актуальним є розробка програмного забезпечення з максимальним швидкодією виконання основних математичних операцій, забезпеченням користувача необхідний набір інструментів, що дозволяє виробляти аналіз політики та обробку сигналів як і частотною, і в тимчасовій області. У цьому необхідно забезпечити також спільну роботу програмного забезпечення і додаткових апаратних пристроїв (АЦП, ЦАП блоків спецпроцессорной обробки сигналів), і навіть скомпонувати модулі програми до одного пакет, у якого максимальним зручністю для пользователя.

Як відомо, отримати максимально швидкий машинний код можна, лише використовуючи мову програмування, припускає безпосереднє управління процесором. З огляду на це розробки програмного забезпечення необхідно поступово переорієнтовуватися під певні сімейства процесорів, наприклад, сімейства Pentium фірми Intel, оскільки вони найпоширеніші й у час цілком доступны.

Сучасні многозадачные ОС, такі, як Windows'95 і Windows NT, надають користувачам зручний та простий інтерфейс. У той самий час розробка програм описуваного типу для таких систем дуже скрутна. Необхідно максимально використовувати функції ядра системи Windows, і навіть способи створення многопоточных програм, застосування різних режимів синхронізації. Через війну недоліки багатозавдань, створюють певні труднощі під час роботи програм, у режимі реального часу, можуть поширюватися на переваги. У конкурсній програмі можливо оптимальне побудова потоків обробки даних, що забезпечує високе швидкодія навіть за роботи одному комп’ютері кількох прикладних программ.

Під час написання програмного забезпечення необхідно використовувати рекомендації фірми Intel, виходячи з яких проводиться оптимізація машинного коду. У цьому всі функції обробки даних пишуться мовою низького рівня Асемблер. Перерахуємо кілька принципів оптимизации.

Певне розміщення команд, саме, правильне чергування команд обробки чисел з плаваючою точкою і команд обробки цілочислових значень змушують процесор оптимально використовувати внутрішній кеш і конвеєрні потоки. У результаті у низці функцій отримано коефіцієнт «команды/такты» менше единицы.

У конкурсній програмі активно використовується математичний співпроцесор, обробний числа з плаваючою десяткової точкою. Як відомо, вона має стік, що з 8 регістрів. Оптимальний чергування математичних команд-инструкций дозволяє найвигідніше використовувати цей стік. Звернення до регістрам стека відбувається внутрішній частоті процесора, яка, зазвичай, перевищує частоту шини комп’ютера, що забезпечує роботи з оперативної памятью.

Багато функції вимагають циклічною обробки даних. Грамотне планування використання цілочислових регістрів процесора, розміщення них часто використовуваних змінних також призводить до значному підвищенню швидкості вычислений.

Якщо програма визначає, що процесор обладнаний технологією ММХ, вона активно використовує всі переваги цієї технологии.

Під час розробки використані й інші способи оптимізації машинного коду. Як приклад наведемо такі отримані результати. Функції прямого й протилежного перетворень Фур'є виконуються на процесорі Pentium із частотою 166 МГц за 0,5 мс, що удвічі швидше, ніж бібліотечні функції, поширювані через мережу Internet, зокрема і фірмою Intel. Робота функцій, виконують циклічне підсумовування чи перемножування, здійснюється більш ніж двічі швидше, ніж найшвидкісніші аналоги, виконані згідно з рекомендаціями фірми Intel. 4].

4.2. Опис роботи програмного комплекса.

Розглянемо докладніше роботу відновлення всього комплексу. Його побудовано по модульному типу. Основу становить персонального комп’ютера, який забезпечує керівництво всіма пристроями, вимір основних параметрів сигналів, їх науковий аналіз і обробку. Зв’язок програмного забезпечення з приемопередающей апаратурою здійснена через спеціальні устрою аналого-цифрового і цифро-аналового перетворення, виконані вигляді плат, які у слотах материнської плати комп’ютера. (ЛА — н10М*).

Програмний комплекс виконаний у вигляді стандартного многооконного інтерфейсу Windows'95. Для обеспечения.

максимального швидкодії використовується безпосередній виклик функцій ядра операционой системи. Підтримка спеціальних пристроїв здійснюється через драйвери Windows. Розроблений алгоритм формування у пам’яті комп’ютера машинного коду, виконує обробку сигналів в модулі аналізатора систем, дозволяє домогтися максимальної швидкодії. При цьому вдалося домогтися сталої роботи аналізатора систем як реального часу на щодо дешевому процесорі Pentium з тактовою частотою 133 МГц.

Програмне забезпечення приходить у двох версиях:

Win₉₅−32−1. Коплект програмного забезпечення, що складається з 32 розрядної динамічної бібліотеки (DLL), які забезпечують інтерфейс й цілком який реалізує функціонал пристрої і віртуального драйвера, який би ефективну взаємодію з ПЕОМ (переривання і канал ПДП) під керівництвом Windows'95. Для плат із частотою дискретизації АЦП до 1МГц.

Win₉₅−32−2. Для плат із частотою дискретизації АЦП більш 1МГц.

4.3. Вимоги запропоновані ПО до апаратному обеспечению.

З вищевикладеного матеріалу видно, за вибору комплектуючих необхідно враховувати такі вимоги: наявність ОС Windows'95 і яку він обіймав нею обсяг дискового простору. Обсяг поставленого ПЗ проведено та вимоги виготовлювача. Використання процесора з тактовою частотою, які забезпечують стійку роботу у режимі реального часу. Ємність і швидкодія оперативної пам’яті Можливість відновлення бібліотек та отримання технічної підтримки з допомогою мережі Internet.

Зважаючи на ці критерії, визначимо мінімальні і рекомендовані вимоги до апаратному забезпечення. Результати наведені в табл. 4.3.1.

Таблиця 4.3.1.

|Требования |Мінімальні |Рекомендовані | |Материнська плата 1|256 До |512 До | |Процесор 2 |133 |166 ММХ | |(МГц) | | | |ОЗУ |8 |16 | |(Мбайт) | | | |Ємність HDD |1,3 |1,7 | |(ГБайт) | | | |CD-ROM |8 -X |32-X | |VIDEO |1 M |2 M | |МОНІТОР 3 |14'' |15″ | |INTERNET |модем |HUB | |SOUND CARD 4 |Будь-яка SB 16. | |АС 5 |Будь-які активні. | |Клавіатура, миша |Стандартні |.

1. Оскільки, х-ки «заліза» розглядатимуться пізніше, обмежимося размером.

«кешу». 2. процесор Pentium фірми Intel (рекомендації розроблювача програмного комплексу). Можливість використання прцессоров інших виробників, розглянемо нижче. 3. SVGA 4. Використовується для звукового контролю НЧ діапазону, високі якісні показники зайві. 5. Наявність їх необов’язково, оскільки ПК може працюватимете, і без них.

(поставляються за бажання замовника).

5. ВИБІР КОМПЛЕКТУЮЧИХ ДЛЯ РС.

5.1. Системна плата.

Материнська плата є основним складовою РС. Не лише «серце комп’ютера», а й самостійний елемент, який управляє внутрішніми зв’язками і взаємодіє через переривання коїться з іншими зовнішніми пристроями. У цьому плані материнська плата є важливим елементом всередині РС, впливає загальну продуктивність комп’ютера. Материнську плату (Motherboard) також називають головною (Mainboard) чи системної платой.

Відразу обмовимо умова, за вибору системної плати, будемо розглядати лише 2 типорозміру: Baby-AT і ATX.

Перший тип виник 1982 р. І хоча у час корпорація Intel позбавила виробництва ці плати, вони широко представлені на нашому ринку, оскільки можуть бути практично у будь-якій корпус.

Системні плати АТХ було винесено корпорацією Intel навесні 1996 р. специфікація АТХ для системних плат передбачає: — За умов їх виготовленні широко використовується інтеграція на материнської платі стандартних периферійних пристроїв: контролерів дисководів і вінчестерів, паралельних і послідовних портів, і навіть (за необхідності) відеота звукових адаптерів, модемів і інтерфейсів локальних мереж. — Наявність вбудованої подвійний панелі рознімань ввода/вывода розміром 15,9*4,4 див, яка перебуває на зворотному боці плати. — Наявність одноключевого розняття джерела харчування. — Изменеие місцеположення CPU і модулів пам’яті на материнської платі. Нині вони не заважають картам розширення, їх легко замінити; CPU і модулі пам’яті розташовуються близько вентилятора блоку харчування. — Переміщення рознімань контролерів ввода/вывода, інтегрованих в материнської платі, ближчі один до накопителям. Це означає, що довжину внутрішніх кабелів даних можна уменьшить.

Отже, порівнювати візьмемо дві системні плати: перша випущена TOMATOBOARD 5SVA на чипсете VIA Appollo VPX. Вона має такі характеристики: — Установку процесорів Intel Pentium до 233 МГц, включаючи ММХ. — Chipset VIA VPX, що з 82C585 VPX PCI/memory controller, 82C587 data bus accelerator, 82C586A PCA ISA IDE accelerator. — Кеш — 256/512 Кбайт — Flash BIOS виробник AWARD — Чотири 72-pin SIMM. Максимальний обсяг пам’яті 128 МВ — Один розняття DIMM для SDRAM. Збільшення до 256 МВ — Три слота 16-бит ISA і трьох 32-бит PCI — Два інтегрованих UltraDMA-33 EIDE, мають два розняття для підключення IDE пристроїв (Hard Disk, CD-ROM …) — Вмонтований Prime 3C I/O чипсет обслуговує один контролер дисководу, два послідовних і тільки паралельний порт. — Форм-фактор — АТ.

Друга системна платавід фірми Tekram, раніше більше відомої ми своїми контролерами, має форм-фактор АТХ. Це системна плата P5T30-A4. Вона має: — BIOS-AWARD — Кэш-512 Кбайт — Конструктив — Socket 7 Плата виконано на чипсете Intel 430TX. Має 4 PCI і трьох ISA слота. Під оперативну пам’ять передбачено два розняття DIMM і 4 SIMM. Максимальний обсяг яка встановлюється пам’яті - 256 Мбайт. Порти — 2 послідовних і одну паралельний, 2 порту USB. Підтримувані частоти — 50,55,60,66,75 МГц. Діапазон установки множників — 1,5−3,5 (крок 0,5). Діапазон регульованих установок напруги на ядрі процесора 2,0−3,2 У (крок -0,1). Зазначимо, що фірму Intel випустила чипсет — Triton 430TX на початку 1997 р., спеціально для CPU Pentium MMX.

При цих системних плат, про оцінку їхньої якісних показників, хочеться відзначити, що вони одного цінового рівня (близько 80 доларів). Мають один конструктив Socket/Super 7, що визначалося типом процесора. Проте, говорячи про головних відмітних рисах, слід зазначити, що час використання процесора Pentium технологією MMX, перевагу слід віддати чипсету Intel 430TX, оскільки це істотно підвищить продуктивність РС. Тим більше що, під час використання процесора фірми АМD чи Cyrix, перевагу віддають чипсету VIA, та й тактову частоту вище 66 МГц підтримують офіційно лише вони (хоча чипсет Intel і може працювати з частотами 75 і 83 МГц, для процесорів Cyrix, проте офіційно його частота обмежена 66 МГц). З іншого боку, плата — на чипсете 430 ТХ збереже перевагу швидкістю в тому разі, якщо обсяг встановленої на платі пам’яті нічого очікувати перевищувати 64 Мбайт. Річ у тім, що більший обсяг ОЗУ чипсетом i430ТХ не кэшируется і виникає різке зниження продуктивності, а мікросхем VIA цю проблему отсутствует. 5].

Усе це слід враховувати під час виборі системної платы.

5.2. Вибір микропроцессора.

На сьогодні на ринку широко представлені дітища таких відомих фірм, як Intel, AMD (Advanced Micro Devices), Cyrix. Здорова конкуренція (і може бути прибутковим і нездорова) з-поміж них, призвела до бешенной гонці за «майкою лідера». Якщо це тенденція розвитку процесорів збережеться, то проблема створення штучного інтелекту вирішить найближчим часом. Отже — чтоже выбрать?

Повернімося до вимог програмного комплексу. Як було вказано вище, процесора з тактовою частотою 133 МГц предосить, щоб забезпечити сталу роботу ПК. З-поміж які й ми й які відповідають цій умові, виберемо Pentium 133 фірми Intel і K5-PR133 AMD.

Перший, є CPU Pentium другого покоління і вдається до до роботи множення тактовою частоти 66*2. Висока продуктивність цього процесора досягається удосконаленням давніх і застосуванням нових технологій: — У порівняні з CPU 80 486 в CPU Pentium отримала розвиток конвейеризация обчислень. По-перше, збільшено до п’яти кількість щаблів конвеєра; по-друге, цей процесор має вже два конвеєра, й тому він називається суперскалярным. Отже можуть оброблятися паралельно дві команди. — Новим засобом CPU Pentium є пророцтво переходів. І тому є спеціальний буфер адреси переходу (Branch Target Buffer, BTB), що зберігається даних про останніх 256 переходах. — У CPU інтегровано 16 Кб кеш-пам'яті, розділених на 8 Кб кеш-пам'яті команд і побачили 8-го Кб кеш-пам'яті даних. Завдяки такому поділу виключається накладення команд і передачею даних. — Процесор Pentium обладнаний співпроцесором, що дає 3-, 4-кратный виграш за швидкістю выполнеия операцій, порівняно з співпроцесором CPU 486. — Адресна шина Pentium 32-битная, тоді як шина даних є 64- битной.

Другий процесор випущено фірмою AMD 1996 р. У його виготовленні, застосували більш вдосконалена технологія. Конструктивно цей CPU виконаний у 256-штырьковом корпусі типу SPGA і встановлюється в гніздо Super 7. Проте установкою подібного процесора необхідно подивитися документацію на системну плату і переконається, що вона підтримує AMD K5.

Основна особливість AMD K5 і Pentium наведені у таблиці 5.2.1.

Таблиця 5.2.1.

До основних рис процесорів AMD K5 і Pentium.

|Элементы архітектури CPU |AMD K5 |Pentium | |Суперскалярная архітектура |5 |5 | |(кількість щаблів) | | | |Кількість конвеєрів |4 |2 | |Кеш-пам'ять першого рівня |16+8 |8+8 | |(команды+данные), Кб | | | |Виконання на пропозицію |+ |- | |Динамічний пророцтво переходів |+ |- | |80-разрядный FPU |+ |+ |.

Якщо ж розглядати процесори, виготовлені за технології ММХ, потрібно зазначити таке. Технологія ММХ орієнтована влади на рішення завдань мультимедіа, потребують інтенсивних обчислень над цілими числами. Такі завдання вирішують ігрові, комунікаційні, навчальні та інших. програми, що використовують графіку, звуки, тривимірне зображення тощо. Не заглиблюватимемося в сутність технології. Зазначимо лише те, що вона використовує методику, що називається одиночній командою з численними даними (Single Instruction Multiple Data, SIMD) і орієнтована на алгоритми і типи даних, які притаманні програмного забезпечення мультимедіа. Поруч із підтримкою нових команд, в CPU Pentium MMX внесено багато схемотехнических і архітектурних змін, що підвищують його продуктивність: — Вдвічі збільшений розмір кеш-пам'яті першого рівня — 16 Кб для даних, і 16 Кб для команд — Збільшена однією крок довжина конвеєра, що стали складати 6 щаблів — Блок пророцтв переходів запозичено в CPU Pentium Pro — Вдвічі збільшено кількість буферів записи даних (4 замість 2) — Є можливість виконання двох команд ММХ одночасно — Поліпшився механізм паралельної роботи конвеєрів — Процесор має вмонтований тест (Self Test) Якщо казати про конкуруючих компаніях, всі вони також випустили ММХверсії своїх процесорів. Це Cyrix 6*86 MX і AMD K6. Архітектура CPU 6*68 MX полягає в тактовою частоті процесора 6*68, однак має низку значних поліпшень. Процесор 6*68 МХ оборудовн кэш-памятью першого рівня ємністю 64 Кб. Він виконано по суперскалярной схемою. Оскільки ціни на всі цей тип процесора приблизно однакові (по прайсу фірми «комп'ютерний світ» близько 70 доларів), то вирішальний чинник буде тип чипсета. Для Pentiuma 166MMX оптимально використання i430TX, а AMD K6 — VPX.

5.3. Вибір оперативної памяти.

Елементи пам’яті становлять основу внутрішнього функціонування будь-який обчислювальної системи, оскільки з допомогою дані зберігаються і може бути знову прочитані при подальшому опрацюванні. Щоб CPU міг виконувати програми, повинно бути завантажені в оперативну робочу пам’ять (під робочої пам’яттю ми розуміємо пам’ять, доступну для програм користувача). CPU має безпосередній доступом до даним, які у оперативної пам’яті (Random Access Memory, RAM — пам’ять з довільним доступом), а з іншого — «периферійної», чи зовнішньої, пам’яттю (гнучкими і жорсткими дисками) процесор працює через буфер, є різновидом оперативної пам’яті, недоступною користувачеві. Тільки по тому, як програмне забезпечення буде лічено в RAM із зовнішнього носія даних, можлива подальша робота системи в целом.

Оперативна пам’ять, чи як ще називають її технічну реалізацію — оперативне запам’ятовуючий пристрій (ОЗУ, RAM), є найшвидшу запоминающую середу комп’ютера. Принципово має значення те, що інформація може бути як записана у ній, і считана.

Оперативна пам’ять має чесноти та вади: — Завдяки малому часу доступу до пам’яті швидкість обробки даних істотно зростає. Якби інформація считывалась (відповідно записувалась) тільки з зовнішніх носіїв, то користувач проводив в очікуванні завершення виконання тій чи іншій операції чимало часу. — Недоліком оперативної пам’яті і те, що вона є часове пам’яттю. При відключенні питаня оперативна пам’ять повністю «очищається», і всі дані, не записані зовнішній носій, будуть назавжди потеряны.

Оперативна пам’ять належить до категорії динамічної пам’яті, тобто. її вміст під час експлуатації має «освіжатися» через певні інтервали часу. Не заглиблюватимемося в принципи роботи оперативної пам’яті. Зазначимо лише, що час доступу до блоку RAM визначається першу чергу часом читання (розряду конденсатора) і регенерації (заряд конденсатора). Воно вимірюється в наносекундах. Його розмір позначатиметься на быстродействии системи. У зв’язку з цим у РС з урахуванням CPU 80 486 чи Pentium повинні встановлюватися елементи пам’яті згодом доступу 70 нс і менее.

Виходячи з розуміння, що у системних платах описаных вище застосовуються модулі SIMM і DIMM, обмежимося їх порівнянням. У середовищі сучасних материнських платах з процесором 80 486 і Pentium використовуються SIMM — модулі, оскільки за своєї партії і конструкції є найефективніший засіб забезпечення RAM для програмних продуктів, потребують для своєї роботи більші поступки й більше об'ємів пам’яті. З іншого боку, вони досить надійніші займають мало місця. Коли йдеться про SIMM — модулі, мають через плату, що за своїми розмірам відповідає SIP -модулю. Але на відміну від SIP — модуля висновки для SIMM-модуля замінені так званими контактами типу PAD (виделка). Ці контакти виконані друкованим способом і однією краю плати. Завдяки такій конструкції SIMM-модулей істотно підвищується надійність електричного контакту в разъеме і механічна міцність модуля загалом, тим більше все контакти виготовлені з високоякісної матеріалу і позолочені. SIMM-модули є стандартом у сприйнятті сучасних обчислювальних системах. Вони обладнані мікросхемами пам’яті загальною ємністю 8, 16, 32Мб і більше. У ЗС з CPU 80 386 і ранніх моделях з CPU 80 486 використовувалися 30-контактные SIMM-модули пам’яті (DRAM) і кількість слотів на материнської платі коливалося від 4 до 8. Нині знайти у продажу подібні модулі дуже непросто. У пізніх моделях РС з CPU 80 486 і Pentium залучатися 72-контактные SIMM-модули пам’яті (FPM DRAM). 30- і 72- контактні SIMM мають ширину шини 8 і 32 біт соответственно.

При виготовленні SIMM-модулей застосовуються такі технології: — FPM DRAM (Fast Page Mode) — реалізують посторінковий режим. Це дуже стара схема оптимізації роботи пам’яті і найбільш повільна з реально застосовуваних. Але й найдешевша. — EDO RAM (Extended Data Output) — різновид асинхронної DRAM з розширеним введенням даних. Пам’ять типу EDO рекламувалася як значно більше швидка проти FPM, проте реально цю перевагу негаразд очевидно через застосування на материнської платі швидкодіючого кешу другого уровня.

DIMM (Dual In-Line Memory Module) — найсучасніша різновид форм-фактора модулів пам’яті. Відрізняється від SIMM тим, що з обох сторін модуля незалежні (dual), що дозволяє співвідношення ширини шини до геометричних розмірам модуля. Найпоширеніші 168- контактні DIMM (ширина шини 64 біт). При виготовленні цих мдулей застосовують технологію SDRAM. — SDRAM (Sychronous DRAM) — це як нова технологія мікросхем динамічної пам’яті. Основне відмінність такого типу пам’яті у тому, що операції в мікросхемах пам’яті синхронізовані з тактовою частотою CPU, тобто. пам’ять і CPU працюють одночасно. SDRAM дозволяє скоротити час, затрачуване виконання команд і передачу даних, з допомогою винятку циклів очікування. Застосування SDRAM дає виграш в продуктивності проти EDO згодом доступу 60ns, проте ніяк не шестиразовий, як і подумати, коли бачиш маркірування. Зокрема, за частоти системної шини 66 МГц на чипсете 430ТХ (VX не оптимально використовує SDRAM) пам’ять EDO 60ns дозволяє організувати послідовний доступ за схемою 5−2-2−2, а SDRAM з маркіруванням 10ns — за схемою 5−1-1−1, що дозволяє виграш порядку 30%. (насправді виграш помітно менше, оскільки доступом до пам’яті які завжди послідовний, і набагато найбільше важить кеш) Проте за збільшенні частоти системної шини до 100МГц SDRAM 10ns буде як раніше може підтримувати схему 5−1-1−1, а EDO 60ns або неработоспособно взагалі, або перебуватиме працювати за значно гіршій схемою. Характеристики перелічених типів пам’яті наведені у таблиці 5.3.1.

Таблиця 5.3.1.

Основні параметри розглянутих типів пам’яті |Параметри |Типи пам’яті | | |FPM |EDO |SDRAM | |Час доступу (ns) |50,60,70 |50,60,70 |50,60,70 | |Час циклу (ns) |30,35,40 |20,25,30 |10,12,15 | |Мах. Швидкість (МГц) |33,28,25 |50,40,33 |100,80,66 |.

Проаналізувавши цю інформацію, неважко зробити правильний вибір необхідних нам модулів пам’яті. Встановимо на плату з чипсетом 430ТХ модуль DIMM 16Mb SDRAM, а чипсета VPX — SIMM 16Mb EDO. Вартість їх одинакова.

5.4. Вибір HDD.

Для нормальної роботи РС наявність лише оперативної пам’яті недостатньо. Необхідно присутність HDD (Hard Disk Drive) чи вінчестер, також званий накопичувачем на жорстких дисках. HDD є енергонезалежною носієм інформації, тобто. при відключенні харчування РС всі дані, збережені у ньому, зберігаються. Обсяги інформації, які можна схранять на HDD, визначаються її ємністю. Ця величина в деяких моделей, наприклад Quantum Bigfoot TS досягла 19.2Гб. Фізичні розміри вінчестерів стандартизированы параметром, званому форм-фактор, і має величину 2,5″, 3,5″ чи 5,25″. Відповідно, ці стандарти будуть накладати обмеження на ємність вінчестера. Оскільки неможливо нескінченно збільшувати число й розміри жорстких дисків, то фірмивиробники шляхом вдосконалення технологій виробництва та збільшення щільності записи.

Ємність вінчестера не єдиною його характеристикою. Важливим кроком вважається його швидкодія. Воно визначається середнім часом доступу і швидкістю передачі. — Середнє час доступу (Average Seek Time) до різноманітних об'єктах на диску визначає фактичну продуктивність. Час, необхідне HDD на допомогу пошуку будь-який інформації на диску, вимірюється в миллисекундах. У моделей їх кількість вбирається у 10мс. Найважливішим показником, характерезующим механізм переміщення головок, є час позиціонування голівки на доріжці (Track to Track Seek). Вона також вимірюється в миллисекундах. Максимальне час доступу (Maximum Seek Time) вимірюється як інтервал часу, необхідний гребінці з головками, щоб одноразово переміститися на всю поверхню диска (з першого доріжки на останню). — Швидкість передачі пропонується ролі другого параметра з оцінки продуктивності вінчестера. Час доступу характерезует лише швидкість позиціонування голівки, бо, як швидко цю інформацію зчитується, залежить від такого типу характеристик вінчестера, як збільшується кількість байт у секторі, кількість секторів дорогу і, нарешті, від швидкості обертання дисків. Знаючи перелічені параметри, можна визначити максимальну швидкість передачі (Maximum Data Transfer Rate, MDTR) за такою формуле:

MDTR=SRT*512*RPM/60(байт/с) Де SRT — кількість секторів на дорожке.

RPM — частота обертання дисків, об/мин.

Зазначу, що вінчестери мають кеш. Це може істотно проводити швидкість роботи HDD, оскільки у змозі зберігати дані, прочитані з попередженням, що з високим рівнем ймовірності знадобляться процессору.

Порівняйте виберемо два HDD, мають форм-фактор 3,5″ і що працюють у режимі Ultra DMA. Це HDD QUANTUM Fireball SE 2.1 і FUDSITSU MPB 3032 AT 3.2. Їх параметри наведені у таблиці 5.4.1.

Таблиця 5.4.1.

До основних рис HDD |Параметр |Тип HDD | | |Fireball SE 2.1 |MPB 3032 AT 3.2 | |Форматируемая ємність (МБ) |2,111 |3,24 | |Інтерфейс |Ultra ATA |ATA-3 | |Середнє час доступу (мс) |9,5 |До 11 | |Час переходу для наступної |2 |2,5 | |доріжку (мс) | | | |Внутрішня швидкість передачі |До 158 |До 132 | |даних (Мб/с) | | | |Швидкість пересилки даних із | | | |буфера (Мб/с) | | | |Ultra DMA |33,3 |33,3 | |PIO Mode 4 |16,6 |16,7 | |DMA Mode 2 |16,6 |16,7 | |Швидкість обертання шпинделі |5,400 |5,400 | |(об./хв) | | | |Ємність кеш-пам'яті (Кб) |128 |256 | |Кількість дисків |2 |2 | |Кількість циліндрів |4,092 |6,704 | |Кількість головок |16 |15 | |Кількість секторів |63 |63 |.

На жаль точна вартість цих моделей мені відома. Можна припустити, що як перша модель буде дешевше другий, оскільки швидкодія їх фактично однаково ціна буде визначаться ємністю вінчестера. Тому, віддамо перевагу фірмі QUANTUM.

5.5. Вибір зовнішніх носіїв информации.

Наявність зовнішніх пристроїв зберігання даних з нашого РС -очевидно. Отримана і оброблена інформація, повинна десь зберігається. І було б вкрай б нерозумно використовуватиме цього дорогоцінний місце на жорсткому диску (згодом його чомусь стає катастрофічно мало).

На цей час основними є три технології зберігання даних: магнітна (дисководи, стримеры, JazZip-drive), оптична (CDROM, DVD-ROM) і магнитооптическая.

5.5.1.магнитная технология.

Найстаршими з цих пристроїв є дисководи (Floppy Disk Drive, FDD). Як носія інформацією них застосовуються дискети діаметрами 3,5″ і 5,25″. Останні можна зустріти дуже рідко. Відсутність популярності в такого типу дискет можна пояснити тим, що з великих розмірах і втрачає малої механічної надійності, вона не має ємність всього 1,2 МБ проти 1,44Мб своєї молодшої сестри (хоча щодо сучасним мірками їх кількість викликає посмішки). Проте, машини «стандартної» комплектації передбачають їх установку. До того більшість виробників комплектуючих, поставляють ПЗ на дискетах. Вважатимемо наявність FDD 3,5″ 1,44Мб — неодмінною умовою. Слід зазначити, що розвиток магнітної технології зберігання інформації, використовує тридюймові дискети, призвело до появи межфирменного стандарту LS-120. Це підвищило ємність диска до 100−130Мбайт, мало змінюючи у своїй його внутрішня побудова. Швидкість обміну даними з диском досягла пікового значення — 500Кбайт/с і выше.

Іншим представником такого типу пристроїв є стример. Як носія інформації використовується магнітна стрічка. Стримеры, в основному, використовується для архівації і резервного копироавния великих обсягів даних. Недоліком є мала швидкість передачі. Це обмежує область їх застосування. З використанням різних методів стискування даних, ємність може становити значень від 40Мб до 4Гб.

Jaz і Zipвикористовують традиційну технологію магнітних носіїв, але мають досконалішу систему позицирования головок чтение/записи і надійну механіку приводу. У привід Jaz як носія використовується жорстка дискова пластина, а Zip — гнучкий диск. Прихід Jaz планувався як мобільний альтернатива звичайного жорсткого диска (за швидкістю доступу і передачі навіть за деякі моделі), а Zip — як нагромаджувач на гнучких дисках епохи мультимедіа. Ємність носія Jaz має величини 540Мб і 1070Мб, а Zip — 100Мб.

Зазначимо, що також існують змінні жорстких дисків таких фірм, як SyDOS і Syquest ємністю до 270Мб. Зрозуміло, вони використовують спеціальний привод.

5.5.2.оптическая технология.

Найпоширенішим представником цього сімейства є CD-ROM. Його характерезуют такі показники: — У порівняні з вінчестером він надійніше в транспортуванні (хоча деякі виробники дають гарантію справності свого HDD навіть по зниження економіки з висоти п’ятиповерхового вдома, гадаю немає бажаючих це перевірити). — CD-ROM має велику ємність, порядку 700Мб — CD-ROM мало зношується — Основним недоліком і те, що він призначений лише считывания.

Мінімальна швидкість передачі у CD-ROM становить 150Кбайт/с і зростає у залежність від моделі приводу, тобто. 24-х швидкісної CD-ROM, матиме 24*150 = 3,6Мб/с. Оскільки, на «лазері» можна знайти будь-яке ПО, причому за ціною, я вважаю його присутність у нашої РС просто необходимым.

Подальший розвиток у сфері оптичної записи призвело до появи стандарту DVD. Компакт-диск цього формату має таку ж розміри (4,75″), однак має гараздо велику ємність. Це досягається застосуванням нового напівпровідникового лазера, котрий використовує до роботи меншу довжину хвилі (650−635 нм), у звичайного CD-ROM вона дорівнює 780нм. Сьогодні розроблено чотири технології цього стандарту. Їх характеристики наведені в таблиці 5.5.1.

Таблиця 5.5.1. |Параметри |DVD-5 |DVD-9 |DVD-10 |DVD-18 | |Обсяг |4,7 |8,54 |9,4 |17,08 | |(Держбезпеки) | | | | | |Розташування |Одностороннє |Одностороннє |Двостороннє |Двостороннє | |інформації |одноступеневу |дворівневе |одноступеневу |дворівневе |.

Єдиним недоліком (істотним) цій технології є його високу вартість. Хоча гадаю, що це з часом пройдет.

5.5.3.магнитооптика.

Це правда звані магнитооптические дисководи. МО-привод є нагромаджувач інформації, основою якого покладено магнітний носій з оптичним (лазерним) управлінням. Існують такі формати магнитооптических дисків: — Односторонні 3,5″ - Двосторонні 5,25″ - 2.5″ диски MD Data, розроблені фірмою Sony — 12″ диски фірми Maxell.

Сьогодні у продажу зустрічаються MOD 5,25"емкостью 4,6 Держбезпеки. Головна їхня перевага, це можливість перезапису інформації. Проте, ці устрою мають зависоку цену.

5.6. ВІДЕО СИСТЕМА.

Відомо, що монітор є пристроєм для візуального відображення інформації. Сигнали, які вона отримує монітор (числа, символи, графічну інформації і сигнали синхронізації), формуються відеокартою. Розглянемо їх отдельно.

5.6.1. відеокарта оскільки вимоги ПО до цього виду комплектуючих невідь що високі, то обмежимося (з цінових міркувань) вибором однієї карта народження і її описом. Нашим вимогам цілком задовольняє 16-ти баксовая PCI S3-Trio 64V2 DX 1Mb (up to 2Mb). Ця карта обладнана пам’яттю типу DRAM 64bit, що дозволяє непогано працювати з 2D і 3D графикой (замечу, що більше нас і не потрібно). Має вмонтований 24bit RAMDAC на 170МГц. І за обсязі в 2Мб здатна на 1024*768/64к і 1280*1024/256.

5.6.2. монитор

Сьогодні основними є три типу моніторів. Це монітори з урахуванням ЕПТ, LCDмонітори і LEPмонітори (вважають, що саме з цієї технологією майбутнє). Перші найпоширеніші і підходять нас у якісним і ціновим показниками, тому далі ми розглядати але їхні. Другий тип — рідкокристалічні панелі. Застосовуються переважно у портативних моделях. Мають низька енергоспоживання і безпечні у плані електромагнітних випромінювань. Але висока ціна обмежує їх поширення. Третій тип — з’явився у результаті досліджень у сфері надпровідних пластмас. Вихід нову технологію друком стався 16 лютого 1998 р.: тоді Epson і CDT представили першим у світі пластиковий телевізор. Швидше за все що ця технологія надалі витіснить ЕПТ і ЖК-дисплеи.

Реально оцінюючи вимоги ПЗ проведено та наші можливості, виберемо порівнювати такі монітори. Це SyncMaster 400b фірми SAMSUNG і 500b тієї ж фірми. Технічні характеристики наводжу в таблиці 5.6.2.1. Вибір інших моніторів (із меншим зерном, наприклад, Sony 0.25 100GST DIG, чи збільшення діагоналі) у разі невиправданий, з вимог програмного забезпечення. Хоча виключаю можливості придбання моніторів інший серії LG Studioworks, мають вбудовані АС, із єдиною метою економії робочого місця. З огляду на, що вони рівня. Залишимо цей варіант, як запасной.

Таблиця 5.6.2.1. |параметри |400b |500b | |Розмір трубки |14″ |15″ | |Видимий розмір екрана |13.2″ |13.8″ | |Розмір зерна |0.28 |0.28 | |Отклоняющая система |900 |900 | |Покриття |Антибликовое, антистатическое | |Дозвіл max. |1024*768/60Гц |1280*1024/60Гц | |Смуга пропускання |65МГц |110МГц | |управління |цифрове |.

5.7. АУДИО СИСТЕМА.

З виконуваних нашої РС завдань, присутність даної системи необхідно лише звукового контролю. Отже вона вимагає високих якісних показників. Для його реалізації необхідна звукова карта і АС. І хоча б сьогодні у світі звуку йде активний перехід на шину PCI, ми виберемо старий провереный часом і зайняті ділом Creative SB16 VIBRA за 28 баксів (хоча відмовились би і зажадав від SB Live Value 3D PCI, але ціна !!!) Що ж до колонок, то тут взагалі обійтися простими динаміками, але з естетичних міркувань виберемо Sound Speaker TYPHON 25W 25W+25W (PMPO), 3W+3W (RMS), регулятори: volume, bass за 11.74 276.00.

5.8. INTERNET.

Хоча наявність такої можливості не є вимогою ПО, вважаю, що більш раціонального використання нашої РС, вихід Internet необхідний. Тому розглянемо деякі варіанти підключення до неї. Перший і найдоступніший — через модем. У продажу їх дуже багато, але розгляну лише 2 куди знайшов тех.характеристики.

Модель IDC 2814 BXL+. Фірма виробник INPRO Development Corporation. Розроблений і виготовлений на елементної базі AT&T спеціально для експлуатацію у країн СНД. Він працює у умовах високої зашумленості телефонних каналів телефонних станцій з імпульсним набором номери. Це єдиний модем, що підтримує всі типи телефонних станцій (в тому числі «Квант»). На все модеми поширюється довічна підтримка й безплатна установка нових версій програм. Вона має такі властивості: — асинхронний (старт/стоп) і синхронний (IDC 2414 BXL+) режим работы;100% виявлення сигналів «свободно/занято» — плавна широкодиапазонная регулювання рівня потужності передавача буде в діапазоні 0…-20дБм з кроком 1дБм і чутливості приймача буде в діапазоні 0…-43дБ — АОН — Унікальний алгоритм вибору швидкості передачі у залежність від якості каналу зв’язку — Підтримка швидкого ретрейна.

Інша модель — Zoltrix 56 000 FAX. З огляду на те, що наша «АРТЕЛЕКОМ» повільно, але впевнено продовжує впровадження цифрових каналів зв’язку, використання даного модему «протягом усього котушку» стає реально. Він підтримує високошвидкісної протокол V.90 56 000 бит/с. під час використання стандартних ліній і незжатої передачі даних використовується протокол V.34 зі швидкістю до 33 000бит/с. є можливість відправки і прийому факсимільних повідомлень зі швидкістю 14 400бит/с, апаратна корекція помилок V.42 MNP4, MNP10. Можливо використання видеофонов.

Далі йде відзначити, що з наявність для підприємства локальної мережі, рациональней буде підключення через HAB (якщо довжина лінії підключення вбирається у 100м). Це забезпечить якісніший доступом до мережним ресурсам.

5.9. КЛАВІАТУРА, МЫШЬ.

Розглядаючи ці устрою введення і маніпуляції, слід зазначити, що вони мають велика кількість модифікацій. Їх відмінність не грають істотною роль процесі експлуатації нашої РС. Для їх вибір — як кому подобається безпосередньо користувача. Кількість клавіш чи інфрачервоний порт не може істотно позначиться зі швидкістю роботи ПО. Тому обмежимося використанням стандартної конфигурации.

5.10. КОРПУС.

Якщо медичні терміни типу «процессор-сердце», «оперативна память-мозги» тощо., то корпус-скелет комп’ютера. І вибору цього «вдома» для комплектуючих потрібно поставитися належним увагою. Почнемо з того, что нині існує дві основні стандарту АТ і АТХ. Основна особливість з-поміж них такі: блоки харчування стандарту АТХ виробляють напруга 3,3 В (в доповнення до стандартним 5 і 12В), здатні «включатися і виключатися» програмно, і навіть мають охолоджувальний вентилятор що тягне типу. Вона має інший розняття харчування материнської плати. Самі корпусу мають різні задні стінки. Однозначно сказати, який із цих стандартів краще, не можна. Під АТ як раніше випускається дуже багато материнських плат. Тому керуватимемося типом вибраних материнських плат.

Через війну проведеного аналізу наших комплектуючих, на придбання я рекомендую два варіанта комплектації. Наводжу їх перелік в таблиці 5.10.1.

Таблиця 5.10.1. |Комплектуючі |Варіант 1 АТ |Варіант 2 АТХ | |МВ |TOMATOBOARD 5SVA на |P5T30-A4 на чипсете Intel | |(кеш 512Кб) |чипсете VIA Appollo VPX |430TX | |Процесор |AMD K6-PR166MMX |Pentium 166MMX | |ОЗУ |SIMM 16Mb EDO |DIMM 16Mb SDRAM | |HDD |1.7Gb UDMA |Fireball SE 2.1 | |CD-ROM |36x ACER 636A UDMA | |Модем |Zoltrix 56 000 FAX | |SOUND |Creative SB VIBRA 16 | |АС |TYPHON 25W | |Відеокарта |2Mb PCI S3-Trio 64V2DX | |Монітор |14″ 400B Digital |15″ 500b | |SAMSUNG | | | |клавіатура |104 кл. MITSUMI | |миша |MITSUMI 2 but |.

FDD |1,44 Mitsumi (3.5″) | |.

На закінчення хотів би зазначити, що вибір даної конфігурації не є єдино правильний. І реально виявити усі його чесноти та вади, можна лише процесі эксплуатации.

1. Колесниченко О., Крамер М. Апаратні кошти РС 2-ге видання, — СПб.:

BVH-Санкт-Петербург, 1998.

2. Скотт Мюллер Модернізація і ремонт персональних комп’ютерів./ Пер. з англ.-М.:ЗАО «Видавництво БІНОМ», 1998 г.

3. Устрою збору, оброблення і входження у ПЕОМ аналогової та цифрового інформації: Каталог/Центр АЦП ЗАТ «Руднев-Шиляев" — М., 1998 г.

4. Лебедєв О. Н. Програмний комплекс вимірювання, і аналізу частотнотимчасових параметрів сигналов//Метрология і вимірювальна техніка в связи.-1998,-№ 5.-С.32−34.

5. Підводна лодка/№ 6−12. 1998 г.

6. Підводна лодка/№ 1−3. 1999 г.

Работу виконав студент заочного факультету 2-го курсу Потапов В.А.